بررسی اثر پارامترهای لیزر ND:YAG پالسی و نیروی فشاری اعمالی به درز اتصال، بر هندسه و استحکام جوش در لوله جدار نازک فولاد زنگ نزن316L

Abstract

به دلیل اهمّیت اتصال در تجهیزات تحت فشار و قابلیت­های جوش لیزر، در این تحقیق به بررسی تجربی و تحلیل پارامترهای لیزر پالسی برای جوشکاری لوله­های فولادی زنگ نزن AISI316L پرداخته­ایم. در این راستا فیکسچری برای موقعیت دهی لوله، طراحی و پس از ساخت روی ماشین لیزر نصب گردید. متغیّرهای ورودی شامل پارامترهای تنظیمی پرتوی لیزر (شدت جریان، پهنای پالس، فرکانس) می­باشند. همزمان با آن­ها اثر دو پارامتر دیگر (سرعت دورانی و نیروی فشاری وارد به درز تماس دو لوله در حال جوشکاری) نیز بررسی شده است. متغیّرهای پاسخ (خروجی­ها) شامل عرض، عمق نفوذ و استحکام جوش می­باشند. داده­های تجربی با اجرای آزمایش­های طرح 27L تاگوچی جمع آوری شدند. سپس با برازش توابع رگرسیونی مختلف بر داده­ها، رابطه بین متغیّرهای ورودی با هر یک از مشخصه­های خروجی برقرار گردید. بر اساس تجزیه و تحلیل واریانس، دو پارامتر پهنای پالس و شدت جریان با مجموع بیش از 70% مشارکت، در تغییر هر سه مشخصه­ خروجی تاثیر غالب دارند. همچنین نیروی اعمالی به درز تماس فقط بر عمق نفوذ و استحکام جوش موثر است. در بهینه سازی چند هدفه با توجه به ترتیب اهمّیت­ متغیّرهای خروجی (1-استحکام، 2-عمق نفوذ 3-عرض جوش)، سطح بهینه پارامترهای ورودی تعیین گردید. در پایان نمونه بهینه­ای با جوشکاری لیزر ساخته شد که در مقایسه با نمونه­های طرح آزمایش­، عمق نفوذ آن با ضخامت دیواره لوله متناسب­تر، منحنی مرزهای جوش یکنواخت­تر و استحکام آن به فلز پایه نزدیک­تر می­باشد.